package com.ulyssesss.leetcode.solution;

import java.util.*;

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 * 210. 课程表 II
 *
 * 现在你总共有 n 门课需要选，记为 0 到 n-1。
 *
 * 在选修某些课程之前需要一些先修课程。 例如，想要学习课程 0 ，你需要先完成课程 1 ，我们用一个匹配来表示他们: [0,1]
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 * 给定课程总量以及它们的先决条件，返回你为了学完所有课程所安排的学习顺序。
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 * 可能会有多个正确的顺序，你只要返回一种就可以了。如果不可能完成所有课程，返回一个空数组。
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 * 示例 1:
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 * 输入: 2, [[1,0]]
 * 输出: [0,1]
 * 解释: 总共有 2 门课程。要学习课程 1，你需要先完成课程 0。因此，正确的课程顺序为 [0,1] 。
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 * 示例 2:
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 * 输入: 4, [[1,0],[2,0],[3,1],[3,2]]
 * 输出: [0,1,2,3] or [0,2,1,3]
 * 解释: 总共有 4 门课程。要学习课程 3，你应该先完成课程 1 和课程 2。并且课程 1 和课程 2 都应该排在课程 0 之后。
 *      因此，一个正确的课程顺序是 [0,1,2,3] 。另一个正确的排序是 [0,2,1,3] 。
 *
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 * 说明:
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 * 输入的先决条件是由边缘列表表示的图形，而不是邻接矩阵。详情请参见图的表示法。
 * 你可以假定输入的先决条件中没有重复的边。
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 * 提示:
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 * 这个问题相当于查找一个循环是否存在于有向图中。如果存在循环，则不存在拓扑排序，因此不可能选取所有课程进行学习。
 * 通过 DFS 进行拓扑排序 - 一个关于Coursera的精彩视频教程（21分钟），介绍拓扑排序的基本概念。
 * 拓扑排序也可以通过 BFS 完成。
 *
 */
public class _0210 {

    public int[] findOrder(int numCourses, int[][] prerequisites) {
        int[] result = new int[numCourses];

        int[] indegree = new int[numCourses];
        List<List<Integer>> outdegree = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            outdegree.add(new ArrayList<>());
        }

        for (int[] prerequisite : prerequisites) {
            indegree[prerequisite[0]]++;
            outdegree.get(prerequisite[1]).add(prerequisite[0]);
        }

        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            if (indegree[i] == 0) {
                queue.add(i);
            }
        }

        int count = 0;
        while (!queue.isEmpty()) {
            Integer course = queue.remove();
            result[count++] = course;
            for (Integer c : outdegree.get(course)) {
                if (--indegree[c] == 0) {
                    queue.add(c);
                }
            }
        }
        return count == numCourses ? result : new int[0];
    }

    public int[] _findOrder(int numCourses, int[][] prerequisites) {
        List<List<Integer>> outdegree = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            outdegree.add(new ArrayList<>());
        }
        for (int[] prerequisite : prerequisites) {
            outdegree.get(prerequisite[1]).add(prerequisite[0]);
        }
        int[] flag = new int[numCourses];
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            if (!dfs(i, outdegree, flag, stack)) {
                return new int[0];
            }
        }
        int[] result = new int[numCourses];
        for (int i = 0; i < numCourses; i++) {
            result[i] = stack.pop();
        }
        return result;
    }

    private boolean dfs(int i, List<List<Integer>> outdegree, int[] flag, Stack<Integer> stack) {
        if (flag[i] == 1) {
            return false;
        }
        if (flag[i] == -1) {
            return true;
        }
        flag[i] = 1;
        for (Integer course : outdegree.get(i)) {
            if (!dfs(course, outdegree, flag, stack)) {
                return false;
            }
        }
        flag[i] = -1;
        stack.push(i);
        return true;
    }
}
